Die Erfindung betrifft eine Sicherheitseinrichtung zur Erfassung und Auswertung des Aufmerksamkeitsgrades eines Bedieners einer technischen Anlage oder eines technischen Prozesses, die vorzugsweise in einem Bedien- und Beobachtungssystem der technische Anlage oder des technischen Prozesses integrierbar ist, wobei das Bedien- und Beobachtungssystem insbesondere in einer Leitwarte oder Leitanlage einer großtechnischen Anlage, beispielsweise einer Öl- und Gasplattform, einer Raffinerie oder einer Kraftwerksanlage eingesetzt ist. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Erfassung und Auswertung des Aufmerksamkeitsgrades des Bedieners einer technischen Anlage oder eines technischen Prozesses.

Das Bedienen von Bedien- und Überwachungssystemen gestaltet sich in sicherheitskritischen großtechnischen Anlagen stetig komplexer, so dass die Bediener der Anlagen zunehmend anspruchsvollere Aufgaben ausführen, die ihre volle Aufmerksamkeit in Anspruch nehmen.

In der WO 2011/117061 ist ein Verfahren zur Überwachung des Aufmerksamkeitszustandes eines Bedieners einer Produktionseinrichtung beschrieben, mit dem Qualitätseinbußen bei der Fertigung, aber auch Schäden an Produktionseinrichtungen und sogar Gefahren für Gesundheit und Leben der Mitarbeiter im Falle von nachlassender Konzentration durch Übermüdung oder Überlastung des Mitarbeiters reduziert werden. Dabei werden für wiederholte Bedienvorgänge aus Signalen von Sensoren und Bedienelementen der Produktionsanlage in einer vorgesehenen Auswerteeinheit regelmäßig Bedien- oder Reaktionszeiten des Bedieners der Anlage ermittelt, statistisch auswertet und bei Normabweichungen Reaktionen einleitet.

Möglichkeiten zur Erkennung und Überwachung des Aufmerksamkeitsgrades, wie beispielsweise bei Kraftfahrzeugen, sind u.a. aus der DE 102005015486 A1 und der DE 201 19 203 U1 bekannt.

In Bedien- und Beobachtungssystemen großtechnischer Anlagen, welche kontinuierlich gefahren werden, können, insbesondere während einer Nachtschicht, Ermüdungserscheinungen der Bediener nicht ausgeschlossen werden, die jedoch schnell zu gravierenden sicherheitskritische Ereignissen innerhalb der Anlage führen können.

Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, eine Sicherheitseinrichtung und ein Verfahren zur Erfassung und Auswertung des Aufmerksamkeitsgrades des Bedieners einer technischen Anlage oder eines technischen Prozesses anzugeben, wodurch vorgenannte Nachteile des Standes der Technik überwunden werden und die Bedienung und Überwachung, insbesondere einer großtechnischen Anlage oder eines großtechnischen Prozesses, sicherer gestaltet wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Sicherheitseinrichtung mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen, Verbesserungen der erfindungsgemäßen Sicherheitseinrichtung und ein entsprechendes Verfahren zur Erfassung und Auswertung des Aufmerksamkeitsgrades des Bedieners einer technischen Anlage oder eines technischen Prozesses sind in weiteren Ansprüchen und in der Beschreibung angegeben.

Die erfindungsgemäße Sicherheitseinrichtung zur Erfassung und Auswertung des Aufmerksamkeitsgrades eines Bedieners einer technischen Anlage oder eines technischen Prozesses umfasst ein erstes Modul, welches Werte von vorgegebenen physiologischen Parametern des Bedieners, betreffend den Aufmerksamkeitsgrad des Bedieners, erfasst. Das erste Modul ist demgemäß dafür vorgesehen, Körperreaktionen des Bedieners, beispielsweise mittels wenigstens eines Sensors, zu erfassen.

Das erste Modul ermittelt aus den erfassten Werten eine erste Kennzahl, vergleicht die ermittelte erste Kennzahl mit einem vorab definierten Kennwert und aktiviert bei einer Überschreitung und/oder Unterschreitung des Kennwertes oder bei Verlassen eines vorab definierten Kennwertbereiches ein zweites Modul.

Das zweite Modul erfasst weitere Werte, die ein Überprüfungs- oder Auslösemechanismus bereitstellt. Der im zweiten Modul integrierten Überprüfungs- oder Auslösemechanismus kann dabei auch Werte betreffend der vom ersten Modul erfassten Körperreaktionen des Bedieners verwenden.

Das zweite Modul ermittelt aus den erfassten weiteren Werten eine zweite Kennzahl für den Aufmerksamkeitsgrad des Bedieners, vergleicht die ermittelte zweite Kennzahl mit wenigstens einem zweiten vorab definierten Kennwert und löst bei einer Überschreitung und/oder Unterschreitung des zweiten Kennwertes oder bei Verlassen eines vorab definierten zweiten Kennwertbereiches ein Aktivierungsmodul, um Gegenmaßnahmen zu ergreifen, welche die Aufmerksamkeit des Bedieners der Anlage erhöhen.

Beispielsweise ermittelt das zweite Modul die KPI's aus der mit dem ersten Modul registrierten Anzahl der Phasen, in der keinerlei registrierter Bewegung des Anlagenfahrers innerhalb von mindestens 5 Minuten erfolgte und aus der mit dem zweiten Modul registrierten Nichtreaktion auf eine Eingabeaufforderung.

In diesem Fall kann eine mit dem ersten Modul bestimmte erste KPI fehlerbehaftet sein, da der Anlagenfahrer vielleicht einfach sehr still gesessen hat. Jedoch ist eine Kombination eines KPI's aus Werten, die mit dem ersten und dem zweiten Modul ermittelt wurden, aussagekräftiger, da hier der Anlagenfahrer seiner Pflicht zur Reaktion auf eine Meldung nicht nachgekommen ist (weil er wahrscheinlich eingeschlafen war). Dann kann beispielsweise vom Aktivierungsmodul als Handlung ein automatischer Rückruf oder eine E-Mail an einen Vorgesetzten erfolgen, wenn der KPI einen Schwellwert über- /unterschreitet.

Mit den vorgegebenen physiologischen Parametern ist der Aufmerksamkeitsgrad bzw. der Ermüdungsgrad des Bedieners bestimmbar. Zu den erfassten physiologischen Parametern des Bedieners zählen beispielsweise die Lidschlagfrequenz, der Puls, der Blutdruck, die Sauerstoffsättigung oder auch die Bewegung des Bedieners innerhalb eines definierten Zeitraumes. Auch die Körperhaltung des Bedieners, die mittels einer im ersten Modul integrierten Bewegungserkennungssoftware, die mit einer Kamera und wenigstens einem Bewegungssensor zusammenarbeitet, bestimmbar ist, kann als physiologischer Parameter erfasst und analysiert werden.

In einer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Sicherheitseinrichtung wirken das erste und das zweite Modul mit einer Verarbeitungs- und Auswerteeinheit zusammen, die aus den erfassten Werten automatisiert eine Kennzahl für den Aufmerksamkeitsgrad des Bedieners ermittelt, diese Kennzahl mit wenigstens einem vorab definierten weiteren Kennwert vergleicht und bei einer Überschreitung und/oder Unterschreitung des weiteren Kennwertes oder bei Verlassen eines vorab definierten weiteren Kennwertbereiches ein weiteres Aktivierungsmodul auslöst.

In einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Sicherheitseinrichtung ist als Auslösemechanismus ein Signalgeber vorgesehen, welcher bei der Überschreitung und/oder Unterschreitung des Kennwertes oder bei Verlassen des vorab definierten Kennwertbereiches das Aktivierungsmodul auslöst.

In einer weiteren Ausführungsform übermittelt der Überprüfungsmechanismus automatisiert ein vorab eingestelltes Signal an den Bediener. Der Verarbeitungs- und Auswerteeinheit wird erst nach einer Rückmeldung des Bedieners auf das übermittelte Signal ein Wert zur weiteren Verarbeitung zur Verfügung gestellt, der dann nach seiner Verarbeitung das Aktivierungsmodul auslöst.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Sicherungseinrichtung ist vorgesehen, auch im zweiten Modul eine Bewegungserkennungssoftware zu integrieren, die ein Signal oder ein Impuls generiert, wenn über einen vorab festgelegten Zeitraum vom ersten oder zweiten Modul kein Wert für eine vorab definierte Bewegung registriert wird. Durch diesen Impuls kann beispielsweise der Luftstrom einer Klimaanlage erhöht, die Temperatur des Luftstromes abgesenkt werden und/oder der Bediener aufgefordert werden, eine bestimmte Eingabe zu tätigen.

Die erfindungsgemäße Sicherheitseinrichtung ist in vorteilhafter Weise in ein Bedien- und Beobachtungssystem einer sicherheitskritischen technischen Anlage oder eines sicherheitskritischen technischen Prozesses, insbesondere einer Öl- und Gasplattform, einer Raffinerie oder einer Kraftwerksanlage integrierbar.

Durch die Integration der erfindungsgemäßen Sicherheitseinrichtung zur Überwachung des Aufmerksamkeitsgrades von Mitarbeitern im Bedien- und Beobachtungssystem der sicherheitskritischen Anlage oder des sicherheitskritischen Prozesses lassen sich Ermüdungszustände frühzeitig erkennen und daraus entstehende Gefahren vermeiden.

Das Verfahren, mit dem die Aufgabe weiterhin gelöst wird, beruht darauf, dass der Ermüdungsprozess und damit der Aufmerksamkeitsgrad des Bedieners einer technischen Anlage oder eines technischen zweistufig erfasst wird, wobei in einem ersten Verfahrensabschnitt zunächst nur Werte erfasst werden, die ein kostengünstiger einfacher Test, der vom Bediener der Anlage nur wenig oder gar nicht wahrgenommen wird, bereitstellt. Dieser Test hat typischerweise eine hohe Rate an falsch positiven (Ermüdung wurde gemeldet, obwohl sie nicht vorliegt) und eine geringe Rate an falsch negativen Ergebnissen (Ermüdung wurde nicht gemeldet, obwohl sie vorliegt). Erst wenn der erste Verfahrensabschnitt mit einem vorab definierten Ergebnis beendet ist, wird ein zweiter Verfahrensabschnitt mit einem präziseren und aber auch aufwendigeren beziehungsweise mehr störenden Test bezüglich der Ermüdungserscheinungen des Bedieners ausgelöst, der eine Auslösung von Aktionen startet.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren werden mittels einer Sicherheitseinrichtung der Aufmerksamkeitsgrad eines Bedieners einer technischen Anlage oder eines technischen Prozesses erfasst und ausgewertet, wobei ein ersten Modul vorgesehen ist, mit dem Werte von vorgegebenen physiologischen Parametern des Bedieners bereitgestellt werden.

Mit dem erstem Modul wird aus den erfassten Werten eine erste Kennzahl ermittelt, die ermittelte erste Kennzahl wird mit einem vorab definierten Kennwert verglichen und bei einer Überschreitung und/oder Unterschreitung des Kennwertes oder bei Verlassen eines vorab definierten Kennwertbereiches wird ein mit dem ersten Modul zusammenwirkendes zweites Modul aktiviert, mit dem weitere Werte, die ein Überprüfungs- oder Auslösemechanismus bereitstellt, erfasst werden.

Aus den erfassten weiteren Werten wird im zweiten Modul eine zweite Kennzahl für den Aufmerksamkeitsgrad des Bedieners ermittelt, diese wird mit wenigstens einem zweiten vorab definierten Kennwert verglichen und bei einer Überschreitung und/oder Unterschreitung des zweiten Kennwertes oder bei Verlassen eines vorab definierten zweiten Kennwertbereiches wird ein Aktivierungsmodul zum Ergreifen von Gegenmaßnahmen, welche die Aufmerksamkeit des Bedieners der Anlage zu erhöhen, auslöst.

In einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird mittels einer mit dem ersten und dem zweiten Modul zusammenwirkenden Verarbeitungs- und Auswerteeinheit aus den erfassten Werten automatisiert eine Kennzahl für den Aufmerksamkeitsgrad des Bedieners ermittelt, diese wird mit wenigstens einem vorab definierten Kennwert verglichen und bei einer Überschreitung und/oder Unterschreitung des Kennwertes oder bei Verlassen eines vorab definierten Kennwertbereiches wird ein Aktivierungsmodul ausgelöst.

In einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass unter Verwendung einer im ersten und/oder zweiten Modul abgelegten Bewegungserkennungssoftware ein Signal generiert wird, wenn über einen vorab festgelegten Zeitraum keine Bewegung des Bedieners registriert wurde und dieses Signal ebenfalls der Verarbeitungs- und Auswerteeinheit zur Verfügung gestellt, um die Kennzahl für den Aufmerksamkeitsgrad des Bedieners zu ermitteln.

In einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die vom ersten und zweiten Modul bereitgestellten Werte von der Verarbeitungs- und Auswerteeinheit aufgezeichnet bzw. gespeichert und daraus wird eine Langzeitkennzahl bestimmt, mit der beispielsweise eine Aussage über die durchschnittliche Anzahl von Ermüdungserscheinungen über einen vorab definierten Zeitraum (z.B. 24 Stunden) getroffen wird.

Die so bereitgestellten Aussagen können in vorteilhafter Weise dazu genutzt werden vorhandene Bedien- und Überwachungseinrichtungen bezüglich der Arbeitsplatzgestaltung des Bedieners zu verbessern, indem die in einfacher und kostengünstiger Weise mit dem erstes Modul erzeugten Werte von vorgegebenen physiologischen Parametern mit den vom zweiten Modul über einen präziseren Überprüfungs- oder Auslösemechanismus bereitstellten Werte, miteinander kombiniert und daraus eine Kennzahl für den Aufmerksamkeitsgrad des Bedieners ermittelt wird.

Anhand des in der folgenden Figur dargestellten Ausführungsbeispiele sollen die Erfindung sowie vorteilhafte Ausgestaltungen, Verbesserungen und weitere Vorteile der Erfindung näher erläutert und beschrieben werden.

Die Figur 1 zeigt eine beispielhafte Sicherheitseinrichtung 1 zur Erfassung und Auswertung des Aufmerksamkeitsgrades eines Bedieners einer technischen Anlage mit einem sogenannten passiven Modul 11, welches Körperreaktionen eines Bedieners der Anlage erfasst und daraus Werte betreffend den Aufmerksamkeitsgrad des Bedieners generiert und zu einer Verarbeitungs- und Auswerteeinheit 13 übermittelt.

Die erfindungsgemäße Sicherheitseinrichtung umfasst weiterhin ein zweites sogenanntes aktives Modul 12, das weitere Werte, die ein Überprüfungs- oder Auslösemechanismus bereitstellt, erfasst und zur Verarbeitungs- und Auswerteeinheit 13 übermittelt.

Die mit dem ersten und zweiten Modul 11, 12 zusammenwirkende Verarbeitungs- und Auswerteeinheit 13 ermittelt aus den erfassten Werten automatisiert eine Kennzahl KPI für den Aufmerksamkeitsgrad des Bedieners, vergleicht die ermittelte Kennzahl KPI mit wenigstens einem vorab definierten Kennwert und löst bei einer Überschreitung und/oder Unterschreitung des Kennwertes oder bei Verlassen eines vorab definierten Kennwertbereiches ein Aktivierungsmodul 15 aus.

Ein Beispiel für einen mit dem ersten Modul 11 durchgeführten Test kann darauf beruhen, dass überwacht wird, ob sich eine Person über einen langen Zeitraum nicht bewegt, dies kann bedeuten, dass sie eingeschlafen ist, aber auch dass sie sehr konzentriert nachdenkt.

Ein Beispiel für einen mit dem zweiten Modul 12 durchgeführten Test kann darauf beruhen, dass der Person eine Meldung bzw. Alarm, beispielsweise "Drücken Sie bitte auf die Taste "ESC" übermittelt wird. Diese Meldung wird jedoch nur bereitgestellt, wenn der zuvor mit dem ersten Modul 11 ermittelte Wert auf einen begründeten Verdacht hindeutet, dass der Anlagenfahrer eingeschlafen ist. Dann ist eine Nichtreaktion des Anlagenfahrers ein deutlicher Hinweis auf Schlaf.

In einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass mittels einer im ersten und/oder zweiten Modul 11, 12 abgelegten Bewegungserkennungssoftware ein Signal generiert wird, wenn über einen vorab festgelegten Zeitraum keine Bewegung des Bedieners registriert wurde und dieses Signal ebenfalls der Verarbeitungs- und Auswerteeinheit 13 zur Verfügung gestellt wird, um die Kennzahl für den Aufmerksamkeitsgrad des Bedieners zu ermitteln.

In einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die vom ersten und zweiten Modul 11, 12 bereitgestellten Werte von der Verarbeitungs- und Auswerteeinheit 13 aufgezeichnet bzw. gespeichert und daraus wird eine Langzeitkennzahl bestimmt, mit der ein Ermüdungsmanagement realisiert wird und beispielsweise Aussage über die durchschnittliche Anzahl von Ermüdungserscheinungen über einen vorab definierten Zeitraum (z.B. 24 Stunden) getroffen wird.

Die so bereitgestellten Aussagen können in vorteilhafter Weise dazu genutzt werden Gegenmaßnahmen 14 zu ergreifen, um die Aufmerksamkeit des Bedieners der Anlage zu erhöhen. Dazu zählen beispielsweise die Ausgabe eines Signaltones, eine automatische Information einer weiteren Person oder den Luftstrom einer Klimaanlage bzw. deren Temperatur abzusenken.

Mit der vorliegenden Erfindung wird in vorteilhafter Weise ein billiger einfacher Test, der vom Bediener der Anlage nur wenig oder gar nicht wahrgenommen wird, und vom ersten Modul 11 bereitgestellt wird, mit einem weiteren weitaus präziseren Test bezüglich der Ermüdungserscheinungen des Bedieners kombiniert, der vom zweiten Modul 12 bereitgestellt wird.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung wird der vom ersten Modul 11 ausgeführte Test mit zum Verdacht schöpfen verwendet, so dass sich die Anwendung des Testes mit dem zweiten Modul 12 lohnt bzw. angemessen ist.